Il database è una delle sezioni più importanti di un'applicazione. I database possono memorizzare informazioni e migliorare le prestazioni complessive del software. Per questo motivo, la scelta di un database appropriato per il vostro progetto è fondamentale.
Oggi la popolarità dei database a grafo sta aumentando in modo significativo. Si stima che le dimensioni del mercato dei database a grafo passeranno da 821,8 milioni di dollari nel 2018 a 2,5 miliardi di dollari entro il 2023. Sempre più aziende hanno capito che la vera potenza non sta nei dati in sé, ma nel modo in cui i dati sono collegati.
Molte applicazioni funzionano con database relazionali come MySQL e PostgreSQL. Nonostante i loro vantaggi, i database relazionali difficilmente possono gestire innumerevoli quantità di dati collegati. Ecco perché i database non relazionali come Neo4j sono ottimizzati per aiutarvi a costruire applicazioni scalabili e ad alte prestazioni che utilizzano facilmente innumerevoli quantità di dati connessi. Non molti sviluppatori conoscono le capacità dei database a grafo e di Neo4j. In questo articolo spiegheremo tutto ciò che riguarda Neo4j e le sue funzionalità.
Concetti e principi dei database Neo4j
Prima di discutere a fondo il ruolo del database Neo4j nei progetti reali, è necessario conoscere il funzionamento di questa tecnologia, gli scopi aziendali per cui è possibile utilizzarla e le differenze tra Neo4j e altri database.
Database grafici: la soluzione migliore per gestire i dati connessi
Tutto nel mondo è connesso. Prendiamo ad esempio la nostra cerchia di amici e familiari. Ognuno è collegato agli altri in modi diversi. Immaginate che tutti i dati che spiegano le relazioni tra i membri della cerchia siano memorizzati in un unico luogo. A quel punto, si può prendere qualsiasi dato senza preoccuparsi delle altre connessioni.
È così che funziona un database a grafo come Neo4j. I database a grafo sono database NoSQL in grado di memorizzare, mappare e interrogare le relazioni tra i dati. Gli elementi di un database a grafo possono connettersi tra loro in qualsiasi modo possibile.
Un database a grafo come Neo4j è la soluzione migliore per gestire grandi quantità di dati connessi. Questi database si concentrano profondamente sulle relazioni e memorizzano dati già connessi, a differenza di qualsiasi altra tecnologia di archiviazione e gestione dei dati disponibile. Ecco perché i database a grafo sono la tecnologia più efficace per gestire rapidamente innumerevoli dati connessi.
Database relazionali e database non relazionali
Gli sviluppatori che nel corso della loro carriera hanno lavorato solo con i database relazionali avranno sicuramente in mente questa domanda: "Che senso ha esattamente utilizzare modelli non relazionali come Neo4j?".
Quando si usano i database relazionali, tutto sembra essere chiaro e senza soluzione di continuità. Ciononostante, ci sono alcuni svantaggi significativi nell'uso di questi database di cui bisogna essere consapevoli:
- Volume limitato: I database relazionali non sono ben ottimizzati per elaborare grandi quantità di dati.
- Velocità: I database relazionali non sono veloci quando devono elaborare un numero elevato di operazioni di lettura e scrittura.
- Mancanza di relazioni: Gli archivi di dati relazionali si limitano a descrivere solo le relazioni standard, comprese quelle uno-a-uno, uno-a-molti e molti-a-molti.
- Varietà: I database relazionali sono poco flessibili nell'elaborazione dei tipi di dati che non possono essere descritti con lo schema del modello. Inoltre, questi database sono inefficienti quando si tratta di grandi dati binari e semi-strutturati (JSON e XML).
- Scalabilità: la scalabilità orizzontale è inefficace per i database relazionali.
Per affrontare tutti questi problemi e limiti, sono stati sviluppati diversi database non relazionali come Neo4j. Tuttavia, la maggior parte di essi manca di relazioni che sono dovute all'associazione di pezzi di dati tra loro attraverso riferimenti (simili alle chiavi esterne nel modello relazionale). I riferimenti rendono più difficile il processo di interrogazione dei dati, in particolare di quelli collegati, poiché cercano di descrivere le relazioni tra le entità.
Database grafico Neo4j
I database a grafo come Neo4j si basano principalmente sulla teoria dei grafi, che è una teoria matematica. I grafi sono strutture costituite da due parametri principali: vertici e bordi.
I vertici rappresentano entità come persone o cose in un grande database. Gli spigoli mostrano anche le connessioni tra i vertici. I bordi possono avere valori numerici chiamati "peso".
Gli sviluppatori possono utilizzare queste strutture per modellare scenari definiti da relazioni. Ad esempio, un semplice database a grafo consente agli sviluppatori di modellare una rete sociale composta da utenti come nodi e da relazioni che sono le connessioni tra gli utenti. Un altro esempio può essere una rete stradale in cui le città, i paesi o i villaggi sono vertici e le strade sono spigoli che collegano i vertici con pesi che indicano le distanze.
Neo4j tende a mostrare i concetti della teoria dei grafi a modo suo. Per scoprirlo con esattezza, dobbiamo dare un'occhiata al modello di grafico delle proprietà etichettate del database Neo4j.
Componenti principali del database Neo4j
Il modello di Neo4j è costituito principalmente da questi componenti primari:
- Nodi (equivalenti ai vertici nella teoria dei grafi): Elementi di dati principali (ad esempio, Jack o altri membri di una cerchia di amicizie) che sono collegati da relazioni. I nodi possono avere etichette e proprietà (spiegate di seguito).
- Relazioni (equivalenti ai bordi nella teoria dei grafi): Descrivono le connessioni tra i nodi e li collegano tra loro (ad esempio, Jack è "sposato con" Jane). Le relazioni possono avere una o più proprietà.
- Etichette: Rappresentano il ruolo dei nodi (ad esempio, Jane è una "persona"). Le etichette vengono utilizzate per raggruppare i nodi. Ogni nodo può avere più etichette. Le etichette sono anche indicizzate per accelerare il processo di ricerca dei nodi in un grafo.
- Proprietà: Attributi dei nodi e relazioni che coinvolgono coppie di nomi o valori.
Il database Neo4j consente di memorizzare i dati come coppie chiave-valore, il che significa che le proprietà possono avere qualsiasi tipo di valore (stringa, numero o booleano). La struttura dei dati del grafo può inizialmente sembrare un po' complicata, ma è semplice e naturale. Guardate l'immagine qui sotto come esempio del modello di dati a grafo in Neo4j per maggiori chiarimenti:
In questo semplice modello, i due nodi principali sono Alice e Bob. Essi sono collegati tra loro attraverso relazioni. Entrambi i nodi hanno un'etichetta simile, che è "Persona". In questo modello, solo al nodo di Bob sono state attribuite alcune proprietà; tuttavia, nel modello di grafo Neo4j, ogni nodo e relazione può contenere proprietà.
È facile per le persone interpretare un modello Neo4j perché è intuitivo e comprensibile. La verità è che il cervello umano pensa a malapena in base a tabelle e righe e tende a pensare a oggetti astratti e connessioni. In altre parole, tutto ciò che si può disegnare su un foglio di carta può essere rappresentato con dei grafici e trasformato in un modello Neo4j.
Neo4j contro i database relazionali e altri database NoSQL
Ora che conosciamo le basi del database Neo4j e del modello di dati a grafo, vi starete chiedendo quale sia la differenza tra il database Neo4j e i data store relazionali. Anche se Neo4j fa parte dell'elenco degli strumenti NoSQL, è comunque diverso da altri database NoSQL. A tal fine, è essenziale conoscere le differenze tra il database Neo4j e altri database relazionali e non relazionali.
Memorizzazione dei dati
Per quanto riguarda l'archiviazione dei dati, il database Neo4j utilizza una struttura di archiviazione a grafo. I database relazionali utilizzano tabelle fisse e predefinite composte da righe e colonne. Inoltre, i database NoSQL utilizzano una memorizzazione dei dati collegata che non è supportata a livello di database.
Modellazione dei dati
I database Neo4j utilizzano un modello di dati flessibile, mentre il modello dei database relazionali deve essere sviluppato a partire da un modello logico. Inoltre, i database NoSQL non sono adatti alle architetture aziendali.
Prestazioni delle query
Il modello Neo4j offre prestazioni eccezionali indipendentemente dal numero e dalla profondità delle connessioni. D'altra parte, la velocità di elaborazione dei database relazionali diminuisce con l'aumentare del numero di voci di dati. Inoltre, nei database NoSQL le relazioni devono essere create a livello di applicazione.
Linguaggio di interrogazione
Nel modello Neo4j viene utilizzato il linguaggio Cypher, che è il linguaggio nativo di interrogazione dei grafi. Nei database relazionali si utilizza il linguaggio SQL, che aumenta la complessità al crescere del numero di join. Nel caso dei modelli NoSQL, vengono utilizzati diversi linguaggi, ma nessuno di essi è ben sviluppato per esprimere le relazioni.
Supporto alle transazioni
Le transazioni ACID sono supportate sia nei modelli Neo4j che in quelli relazionali. Per quanto riguarda i database NoSQL, le transazioni BASE si rivelano inaffidabili per le relazioni tra i dati.
Elaborazione su scala
Il database Neo4j è intrinsecamente scalabile per le query basate su modelli. I database relazionali sono scalabili attraverso la replica, ma non sono convenienti. Anche i database NoSQL sono scalabili, ma l'integrità dei dati non è affidabile.
Vantaggi del database Neo4j
I modelli Neo4j sono specificamente progettati per gestire quantità significative di dati connessi. Questi modelli offrono alcuni vantaggi principali, tra cui i seguenti:
- Prestazioni veloci
Questo è uno dei maggiori vantaggi dei modelli a grafo. Le prestazioni dei database relazionali non sono sufficienti all'aumentare del numero e della profondità delle relazioni. D'altra parte, le prestazioni dei database a grafo, come quelli di Neo4j, rimangono elevate anche se la quantità di dati aumenta notevolmente.
Il team che sta dietro al modello Neo4j ha recentemente rilasciato anche una libreria. La libreria consente agli sviluppatori di eseguire algoritmi a grafo in parallelo su molti miliardi di nodi e decine di miliardi di relazioni in un paio d'ore. In termini più precisi, i database Neo4j scalano orizzontalmente. Ciò significa che le prestazioni del modello non dipendono dalle dimensioni del database. Può attraversare enormi insiemi di dati collegati e offre caratteristiche di database aziendali come le transazioni ACID e il backup o il ripristino automatico.
- Flessibilità
La struttura e lo schema di un modello a grafo come Neo4j sono facilmente adattabili alle variazioni dell'applicazione, rendendolo un database altamente flessibile. È anche possibile aggiornare facilmente la struttura dei dati senza danneggiare la funzionalità esistente. L'aggiornamento può essere effettuato in qualsiasi momento, poiché la struttura può evolvere contemporaneamente all'applicazione per cui viene utilizzata.
- Gestire le relazioni tra i dati
Il database Neo4j consente di esplorare vari percorsi e connessioni tra i dati e di interrogarli nel modo più efficiente possibile. Inoltre, è possibile recuperare con facilità dati complessi dal database, anche se fortemente collegati tra loro.
Casi d'uso del database Neo4j
La prossima cosa da sapere sul modello a grafo di Neo4j è per cosa possiamo usare questa tecnologia di archiviazione dei dati. Può sembrare che questa tecnologia possa essere acquisita per risolvere qualsiasi tipo di problema, ma la verità è che anche il database Neo4j deve essere usato quando è adatto.
Il modello Neo4j viene utilizzato solo quando i dati connessi sono più importanti. Questa tecnologia ha già conquistato i casi d'uso più popolari, tra cui il rilevamento delle frodi, la personalizzazione, la gestione delle reti, i grafi di conoscenza e molti altri.
Nonostante ciò, la prossima generazione di sviluppatori di grafi sta progettando il futuro dell'intelligenza artificiale e dell'apprendimento automatico con l'aiuto di modelli come Neo4j. Vediamo ora alcuni casi d'uso del database Neo4j.
Fermare le frodi
Le misure tradizionali di prevenzione delle frodi si concentrano profondamente su punti di dati separati, tra cui conti, individui, dispositivi o indirizzi IP. Il problema è che i criminali moderni sono oggi in grado di sfuggire a questi metodi di rilevamento semplicemente creando anelli di frode con identità irreali. Per evitare tali evasioni, è necessario esaminare le connessioni che collegano i singoli punti di dati.
Sebbene nessuna misura di prevenzione delle frodi sia perfetta, è possibile migliorare il processo analizzando le connessioni tra i singoli dati. È qui che il modello Neo4j si rivela utile per individuare modelli difficili che i database relazionali difficilmente riescono a scoprire.
Le organizzazioni aziendali utilizzano il database Neo4j per potenziare le loro capacità di rilevamento delle frodi e prevenire immediatamente varie frodi finanziarie, tra cui le frodi bancarie di prima parte, le frodi di e-commerce, le frodi con carta di credito, le frodi assicurative e le frodi di riciclaggio di denaro.
Operazioni di rete e IT
Le infrastrutture di rete e informatiche sono estremamente complesse e richiedono un database di gestione della configurazione (CMDB) che va ben oltre i database relazionali. Il database a grafo Neo4j CMDB vi aiuta a correlare la rete, il data center e le risorse IT per semplificare la risoluzione dei problemi, l'analisi dell'impatto e la pianificazione della capacità o dell'interruzione.
I database a grafo come Neo4j consentono di collegare gli strumenti di monitoraggio e di ottenere approfondimenti cruciali sulle complicate relazioni tra le varie operazioni di rete o di data center. Gli usi dei grafici nelle operazioni di rete e IT sono illimitati.
Motori di raccomandazione
I motori di raccomandazione in tempo reale devono essere in grado di correlare i dati relativi ai prodotti, all'inventario, ai clienti, ai fornitori, alla logistica e persino al sentiment sociale per funzionare in modo più efficiente. Inoltre, devono essere in grado di catturare istantaneamente qualsiasi nuovo interesse in base alla visita del nuovo cliente.
La tecnologia chiave che permette ai motori di raccomandazione di farlo è quella dei database a grafo come Neo4j. Si lascia rapidamente alle spalle i tradizionali database relazionali e connette enormi quantità di dati sui clienti e sui prodotti.
Applicazioni per i social media
I database a grafo sociali come Neo4j aiutano a creare reti sociali innovative o a integrare i grafi sociali attuali in un'applicazione aziendale. La verità è che le reti di social media sono già costruite con grafi e relazioni; quindi, non ha senso trasformarle da grafi in tabelle e poi di nuovo in tabelle.
Un modello di dati che può corrispondere direttamente al vostro modello di dominio vi aiuterà a capire il vostro database, a comunicare meglio e a ridurre il lavoro inutile. Neo4j accelera le prestazioni della vostra applicazione di social network riducendo il tempo necessario per la modellazione dei dati.
Gestione dell'identità
La gestione di innumerevoli ruoli, gruppi, prodotti e autorizzazioni in un'azienda è difficile. Con Neo4j, è possibile tracciare in modo efficiente tutte le identità e le autorizzazioni di accesso e le eredità in modo profondo e veloce. Questo perché tutti i dati sono interconnessi in Neo4j, dandovi una visione e un controllo migliori che mai.
Le telecomunicazioni
Le connessioni sono il cuore delle telecomunicazioni e i database a grafo come Neo4j lo sono:
- La scelta migliore per la modellazione.
- Memorizzazione.
- Interrogare tutti i tipi di dati sulle telecomunicazioni.
Neo4j consente alle aziende di ottenere risultati rapidi migliorando i loro dati connessi, sia che debbano gestire strutture di rete supercomplicate, varie linee di prodotti e pacchetti, o la soddisfazione e la fidelizzazione dei clienti nell'attuale mercato ampiamente competitivo.
Governo
Molti governi stanno usando Neo4j e altre tecnologie a grafo per combattere il crimine, prevenire il terrorismo, migliorare la responsabilità fiscale e rendere tutto trasparente per i loro cittadini. Questi approcci richiedono che i dati siano collegati tra le varie applicazioni o archivi, richiedendo il lavoro di reparti discreti. Ecco perché un modello a grafo flessibile, scalabile e potente come Neo4j è necessario per elaborare rapidamente i dati interconnessi.
AI e analisi
Le aziende moderne hanno a che fare con sfide estremamente complicate e richiedono tecnologie intelligenti. Neo4j in questo caso migliora le previsioni che rendono possibili decisioni migliori e innovazione. Incorpora il potere predittivo delle relazioni e della struttura di rete nei dati attuali per rispondere a domande difficili e aumentare la precisione delle previsioni.
Gli algoritmi a grafo di Neo4j trovano modelli essenziali nelle strutture globali e rendono possibili le previsioni sul grafo con l'aiuto di incorporazioni di grafi e di addestramento all'apprendimento automatico dei database a grafo all'interno dell'area di lavoro dell'analisi. In questo modo le aziende possono migliorare le relazioni altamente predittive e la struttura della rete per rispondere a domande non comuni.
Le organizzazioni utilizzano i risultati degli algoritmi dei grafi e le funzionalità predittive di Neo4j per ulteriori analisi, per l'apprendimento automatico o per supportare i sistemi di intelligenza artificiale. In generale, i grafi apportano un valore fantastico all'analisi avanzata, all'apprendimento automatico e all'intelligenza artificiale.
Scienze della vita
I dati interconnessi circondano massicciamente le aziende che lavorano nel settore delle scienze della vita. Ad esempio, i biologi devono capire le connessioni tra geni, proteine, cellule, ecc. e le organizzazioni sanitarie devono mappare i percorsi dei pazienti per comprendere la progressione delle malattie. Ecco perché queste aziende utilizzano Neo4j per analizzare i loro dati connessi, prima impossibili senza grafici.
Le aziende del settore vita, compresi i produttori chimici, le aziende agricole, le startup biotecnologiche e molte altre, comprendono il valore reale di Neo4j e dei grafici per la R&S, la privacy e la conformità normativa, la produzione di apparecchiature mediche, i pazienti, le organizzazioni, ecc.
Servizi finanziari
I servizi finanziari e le banche devono continuamente combattere i crimini finanziari, prevenire e rispondere agli attacchi informatici e garantire la conformità alle normative aggiornate. Per farlo, hanno bisogno di un database in grado di trovare rapidamente e con facilità le relazioni tra i punti di dati. Neo4j aiuta i servizi finanziari e fornisce loro una migliore gestione del rischio, la conformità alle normative, una struttura informatica affidabile e sicura, una migliore esperienza del cliente e molti altri vantaggi.
I maggiori utenti di Neo4j nel mondo
Oggi, le più grandi organizzazioni del mondo utilizzano Neo4j per ottimizzare la gestione dei loro innumerevoli dati. Neo4j è il fornitore leader mondiale di tecnologia a grafo scalabile che aiuta il 75% delle aziende della lista Fortune 100 a migliorare le loro applicazioni di dati connessi.
I settori e le aziende più importanti che utilizzano la tecnologia Neo4j oggi sono i seguenti:
- 7 dei 10 principali rivenditori al dettaglio del mondo, come eBay, ADEO e ATPCO
- 3 dei 5 principali produttori di aeromobili al mondo come Airbus
- 8 delle 10 principali compagnie assicurative del mondo come Bayerische e Allianz
- Tutte le 20 principali banche del Nord America, come JP Morgan, Citi, Chase e UBS
- 8 delle 10 principali case automobilistiche del mondo come Volvo, Toyota e Daimler
- 3 dei 5 principali hotel del mondo, come Marriott e AccorHotels
- 7 delle 10 principali società di telecomunicazioni del mondo come Verizon, Orange, AT&T e Comcast.
Parole finali
Le applicazioni moderne si trovano oggi ad affrontare la grande sfida dell'elaborazione di enormi quantità di dati interconnessi, motivo per cui hanno un enorme bisogno di una tecnologia efficiente che le aiuti a far fronte a questo problema. La tecnologia a grafo di Neo4j consente di creare applicazioni in grado di fornire approfondimenti utili e in tempo reale sui dati connessi per ulteriori analisi e prendere decisioni corrette.
Supponiamo che vogliate utilizzare i più recenti progressi nello sviluppo mobile e web e incorporare database a grafo come Neo4j nelle vostre applicazioni. In questo caso, la piattaforma no-code AppMaster è ciò che vi serve. La piattaforma consente di creare applicazioni web e mobili in modo efficiente e, naturalmente, dispone di un backend che è il più potente backend di codifica visiva esistente.
